(57)【要約】【課題】従来の露光装置をマスク描画装置におけるマスクリピータとして使用する場合、マスクが載せられるステージ台の位置を計測する構成になっており、その結果、位置精度が１０ｎｍ以上あり、位置精度が問題であった。【解決手段】本発明では、マザーマスクやマスクの側面を直接レーザ干渉計によって直接計測する構成とする。マスク位置を直接計測することで、ステージ台からの露光中の位置ずれや、ステージ台の熱膨張に起因する位置検出誤差が生じないことで精度よく位置制御が行える。【選択図】  図１
2006047669.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のマスクから縮小投影露光によって第２のマスクを描画するマスク描画方法において、前記第１のマスクおよび前記第２のマスクの少なくとも１つのマスクの側面に測距用レーザ光を照射することを特徴とするマスク描画方法。
【請求項２】
前記測距用レーザ光を照射されるマスクの側面に反射膜を設けたことを特徴とする請求項１に記載のマスク描画方法。
【請求項３】
前記マスクの側面に前記測距用レーザ光を照射することにより、マスク位置を計測することを特徴とする請求項１又は２に記載のマスク描画方法。
【請求項４】
前記第１のマスクおよび前記第２のマスクの位置を計測し、前記第１のマスクのパターンを前記第２のマスクのパターンとして縮小描画することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のマスク描画方法。
【請求項５】
前記第１のマスクはそれぞれが異なるパターンを有する複数のマスクからなり、前記異なるパターンを隣接して縮小描画し、異なるパターンをつなぎ合わせることで前記第２のマスクのパターンを描画することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のマスク描画方法。
【請求項６】
前記請求項１記載のマスク描画方法を用いたことを特徴とするマスク描画装置。
【請求項７】
前記測距用レーザ光を照射されるマスクの側面には反射膜を設けたことを特徴とする請求項６に記載のマスク描画装置。
【請求項８】
前記マスクの側面に前記測距用レーザ光を照射することにより、マスク位置を計測するレーザ干渉計を備えたことを特徴とする請求項６又は７に記載のマスク描画装置。
【請求項９】
前記第１のマスクおよび前記第２のマスクの位置を計測するレーザ干渉計をそれぞれ備えたことを特徴とする請求項８に記載のマスク描画装置。
【請求項１０】
さらに、前記第２のマスクを保持し位置合わせを行うスキャンステージ台、ステップステージ台、及びマスクステージと、縮小投影光学系とを備え、前記第１のマスクのパターンを縮小描画し、前記第２のマスクのパターンを描画することを特徴とする請求項６乃至９のいずれかに記載のマスク描画装置。
【請求項１１】
前記第１のマスクはそれぞれが異なるパターンを有する複数のマスクからなり、前記異なるパターンを順次隣接して縮小描画し、異なるパターンをつなぎ合わせることで前記第２のマスクのパターンを描画することを特徴とする請求項６乃至１０のいずれかに記載のマスク描画装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の拡大マスク（マザーマスク）を用いて、縮小投影とつなぎ合わせ露光によって１枚のマスクを描画するマスク描画方法、及びマスク描画装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に半導体集積回路の製造工程の１つであるリソグラフィ工程では、ウエハ上に塗布されたレジストに対して、回路パターン状に紫外光を照射してパターン露光するものであり、そのための装置は露光装置と言われている。露光装置では、回路パターンが描かれたマスク（レチクルと呼ばれることもある。）のパターンをウエハ上にパターン転写するものであるが、その際に、マスク上のパターンを、ウエハ上での所定の位置に正確に設置するための光軸調整（以下、アライメントと呼ぶ。）が重要である。例えば、ウエハをウエハステージ上に配置する際には、ウエハの位置（Ｘ方向、Ｙ方向）、高さ（Ｚ方向）、回転（θ方向）、傾き（φ方向）の少なくとも５軸を正確に調整する必要がある。
【０００３】
一方、露光装置で用いられるマスクを製造する場合には、レジストが塗布されたマスク基板上に回路などのパターンを描画するために、一般に電子ビーム描画装置が利用される。これに対して、リソグラフィ工程で利用される露光装置を利用して、マスク基板にパターン描画する描画方法もある。この場合は、パターンの線幅が４倍から５倍大きなマザーマスク（ただし、概観のサイズは通常のマスクと同じである。）を用いて、マザーマスクのパターンを縮小投影露光によって描画するものである。このようなマスク描画装置は、フォトマスクリピータあるいはマスクリピータとも呼ばれており、以下、マスクリピータと呼ぶ。
【０００４】
また、マスクリピータでは、１枚のマザーマスクによる１回のパターン転写で露光される領域は、マスクのパターン領域全体よりも小さい（マスクリピータの縮小レンズが１／４の場合は、面積的に１／１６になる）ため、複数のマザーマスクを用いる場合には、複数のマザーマスクそれぞれから転写されるパターンをつなぎ合わせる必要がある。なお、マスクリピータに関しては、例えば、非特許文献１において示されている。
【０００５】
【非特許文献１】Proceedings of SPIE Vol.4186, pp.34-45, 2001
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般にマスクに形成されるパターンの精度は、位置的に１〜４ｎｍと非常に高く、通常の露光装置（すなわち、ウエハ上にマスクのパターンを縮小投影する露光装置）におけるパターン位置精度より１桁高い精度が要求されている。したがって、複数のマザーマスクから１枚のマスクにパターン露光する場合、この程度の高い位置精度で露光することが好ましい。ところが、従来のマスクリピータは、通常の露光装置におけるウエハステージにマスクを載せられるように改造しただけの装置であり、特に位置精度を高く出すことが困難であった。これに関して、図２に示された通常の露光装置２００を例にとって、以下で詳細に説明する。
【０００７】
露光装置２００は、スキャン型と呼ばれる縮小投影露光方式の露光装置になっており、回路パターンが付いたマスク４１がマスクステージ４２上のステージ台４３上に載せられており、マスク４１における斜線で示されたパターン領域の一部である細長い領域の照射領域Ｒ２１に対して、露光光であるレーザ光Ｌ２が照射される。この照射領域Ｒ２１内のパターンが、縮小投影光学系４４によって、ウエハ４５上に照射領域Ｒ２２として縮小投影される。
【０００８】
ウエハステージ４６の上にはステップステージ台４７、スキャンステージ台４８が設けられ、ウエハ４５はスキャンステージ台４８上に載せられている。スキャンステージ台４８は、ステップステージ台４７の上でＸ方向に往復移動（往復スキャン）する。一方、ステップステージ台４７は、ウエハステージ４６の上でＹ方向に往復移動（ステップ移動）する。これらＸ方向とＹ方向の移動によって、ウエハ４５の全面にマスク４１のパターンが何回もリピート露光され、多数のＬＳＩチップが作られることになる。
【０００９】
露光装置２００では、ウエハ４５におけるＸ、Ｙ方向の位置検出には、アライメントマーク５１ｂを利用することで、ウエハ４５と、ウエハ４５が載せられたスキャンステージ台４８との相対的な初期位置が検知できるが、露光中にウエハ４５が移動する際のリアルタイムでの位置検出には、レーザ干渉計４９ａ、４９ｂによって、スキャンステージ台４８の位置を検出することで、間接的にウエハ４５の位置がリアルタイムで判るようになっている。
【００１０】
なお、ウエハ４５が載せられているスキャンステージ台４８には、レーザ干渉計４９ａ、４９ｂからのレーザ光を反射させるミラーバー５０ａ、５０ｂが取り付けられている。通常の露光装置では、ウエハの厚みが約０．７ｍｍであるため、側面に測距用レーザ光を照射してダイレクトに位置検出することは極めて困難であり、そのためウエハステージのステージ台の位置を検出する間接的な計測法をとることしかできなかった。
【００１１】
また、同様に、マスク４１の位置調整にも、アライメントマーク５１ａが利用され、露光時にはステージ台４３の位置のリアルタイム検出（これを行うレーザ干渉計、ミラーバーは図示せず。）によって、間接的にマスク４１の位置が判ることになる。
【００１２】
以上に説明した通常の露光装置のアライメント手法では、アライメントマーク５１ａ、５１ｂを利用してＸ、Ｙ方向の位置検出しているために、その位置精度はせいぜい１０ｎｍ程度が限界であり、通常の露光装置をマスクリピータとして利用する際に、単にウエハステージにマスクが載るように改造しただけでは、つなぎ合わせ精度が低くなってしまうことが問題であった。
【００１３】
本発明の目的は、通常の露光装置をマスクリピータとして改良し、マスク描画に必要とされる４ｎｍ以下の高精度なつなぎ合わせが可能なマスクの描画方法、及びその方法に基づくマスク描画装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本願発明のマスク描画方法は、第１のマスクから縮小投影露光によって第２のマスクを描画するマスク描画方法において、前記第１のマスクおよび前記第２のマスクの少なくとも１つのマスクの側面に測距用レーザ光を照射することを特徴とする。
【００１５】
本願発明のマスク描画方法においては、前記測距用レーザ光を照射されるマスクの側面に反射膜を設けたことを特徴とする。
【００１６】
本願発明のマスク描画方法においては、前記反射膜に前記測距用レーザ光を照射することにより、マスク位置を計測することを特徴とする。
【００１７】
本願発明のマスク描画方法においては、前記第１のマスクおよび前記第２のマスクの位置を計測し、前記第１のマスクのパターンを前記第２のマスクのパターンとして縮小描画することを特徴とする。
【００１８】
本願発明のマスク描画方法においては、前記第１のマスクはそれぞれが異なるパターンを有する複数のマスクからなり、前記異なるパターンを隣接して縮小描画し、異なるパターンをつなぎ合わせることで前記第２のマスクのパターンを描画することを特徴とする。
【００１９】
本願発明のマスク描画装置は、前記記載のマスク描画方法を用いたことを特徴とする。
【００２０】
本願発明のマスク描画装置においては、前記測距用レーザ光を照射されるマスクの側面には反射膜を設けたことを特徴とする。
【００２１】
本願発明のマスク描画装置においては、前記反射膜に前記測距用レーザ光を照射することにより、マスク位置を計測するレーザ干渉計を備えたことを特徴とする。
【００２２】
本願発明のマスク描画装置においては、前記第１のマスクおよび前記第２のマスクの位置を計測するレーザ干渉計をそれぞれ備えたことを特徴とする。
【００２３】
本願発明のマスク描画装置においては、さらに、前記第２のマスクを保持し位置合わせを行うスキャンステージ台、ステップステージ台、及びマスクステージと、縮小投影光学系とを備え、前記第１のマスクのパターンを縮小描画し、前記第２のマスクのパターンを描画することを特徴とする。
【００２４】
本願発明のマスク描画装置においては、前記第１のマスクはそれぞれが異なるパターンを有する複数のマスクからなり、前記異なるパターンを順次隣接して縮小描画し、異なるパターンをつなぎ合わせることで前記第２のマスクのパターンを描画することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明では、マザーマスクやマスクの側面に直接、測距用のレーザ光を照射して、マザーマスクやマスクの位置をダイレクトに計測する方法をとったものである。これによると、マザーマスクやマスクとそれが載せられたステージとのずれや、ステージ台の熱膨張等の影響を全く受けずに、マザーマスクやマスクの位置を計測できるため、従来技術に比べてより高い位置精度でパターン露光が可能である。
【００２６】
通常の露光装置では、ウエハの厚みが約０．７ｍｍであるため、側面に測距用レーザ光を照射してダイレクトに位置検出することは極めて困難であり、そのためウエハステージのステージ台の位置を検出する間接的な計測法をとることしかできなかった。しかし、一般に６インチレチクルと呼ばれるサイズのマザーマスクやマスクでは、厚みは約６ｍｍであることから、測距用のレーザ光を照射する際に十分な領域が確保できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態を、図を用いて説明する。
【実施例１】
【００２８】
図１は本発明のマスク描画装置であるマスクリピータ１００の構成図である。
【００２９】
マスクリピータ１００では、露光用のレーザ光Ｌ１は、マザーマスク３における照射領域Ｒ１を照射する。マザーマスク３は、マザーマスクステージ４のステージ台５に載せられており、Ｘ方向にスキャン移動できるようになっている。マザーマスク３の照射領域Ｒ１から進むレーザ光Ｌ３は、縮小投影光学系６に入り、マスク７の照射領域Ｒ２を照射する。すなわち、マザーマスク３における照射領域Ｒ１の像が、縮小投影光学系６によって、マスク７の照射領域Ｒ２に１／４の大きさ（寸法）に縮小投影され、パターン露光される。
【００３０】
また、マスク７はスキャンステージ台１０に載せられており、Ｘ方向にスキャン移動できる。一方、スキャンステージ台１０はステップステージ台９に載せられ、さらにステップステージ台９はマスクステージ８上に載っている。スキャンステージ台１０はステップステージ台９上でＸ方向にスキャン移動でき、ステップステージ台９はマスクステージ８上でＹ方向にステップ移動できるようになっている。以上により、マザーマスク３のパターンがマスク７内のパターン領域の任意な位置に転写できるようになっている。
【００３１】
マスクリピータ１００においてマザーマスク３やマスク７のアライメント方法を以下に説明する。マザーマスク３をステージ台５に載せた直後には、アライメントマーク１３ａを検出することで、マザーマスク３とステージ台５との相対位置関係を把握する。また同時に、レーザ干渉計１１ａ、１１ｂによって、マザーマスク３の位置を正確に計測する。露光中にマザーマスク３はＸ方向に往復移動するが、その際にレーザ干渉計１１ｂによって、リアルタイムの位置計測が可能である。なお、レーザ干渉計１１ａ、１１ｂから出ている点線の矢印は測距用レーザ光を示す。
【００３２】
一方、マスク７をスキャンステージ台１０に載せた直後にも、アライメントマーク１３ｂの検出によって、マスク７とスキャンステージ台１０との相対位置を把握し、さらに、レーザ干渉計１１ｃ、１１ｄによって、マスク７の位置を正確に計測する。また露光中もレーザ干渉計１１ｃ、１１ｄによって、マスク７のリアルタイムの位置を正確に計測する。
【００３３】
なお、以上のように、マザーマスク３とマスク７とをレーザ干渉計１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄによって、ダイレクトにリアルタイムの位置計測を行えるように、マザーマスク３とマスク７の側面（図で斜線で示した部分）には、アルミの反射膜が蒸着されており、しかも側面はλ／２０以下（λは測距用レーザの波長であり、ここでは約６３３ｎｍである。）の高い面精度になっている。なお、一般に６インチレチクルと呼ばれるサイズのマザーマスクやマスクでは、厚みは約６ｍｍであることから、測距用のレーザ光を照射する際に十分な領域が確保できる。レーザ干渉計からのレーザ光をマスク側面の反射膜に入射・反射させることで、マスクの位置を正確に計測できる。
【００３４】
マザーマスク３とマスク７をＸ方向にスキャン移動させることで、次々とマザーマスク３の照射領域Ｒ１をマスク７の照射領域Ｒ２に露光し、マスク７へマザーマスク３のパターンが縮小投影される。マザーマスク３が往復移動することでマスク７へのＸ方向の露光が繰り返し行われる。マスク７においてＸ方向の１列の露光が終了するとステップステージ台９がＹ方向に１ステップ移動し、Ｙ方向の２ステップ目に位置させる。再びＸ方向のスキャン動作を繰り返しマスク７へ露光する。これらの露光を繰り返すことでマスク７の露光は完了する。
【００３５】
次に複数のマザーマスク３を用いる場合、例えば異なるＡ，Ｂパターンにより１チップが構成され、異なるＡ，Ｂパターンを有するマザーマスク３を使用する場合を説明する。最初に、Ａパターンを有するマザーマスク３をセットし、位置を計測し、マスク７のＹ方向１ステップ目にＸ方向の１列の露光を行う。ステップステージ台９がＹ方向に２ステップ移動させ、マスク７のＹ方向３ステップ目に位置させる。Ｙ方向の３ステップ目にＸ方向のスキャン動作を繰り返す。つまりＹ方向の２ステップ目には露光を行わないで３ステップ目にＡパターンの露光を繰り返す。
【００３６】
Ａパターンの露光が終了すると、Ｂパターンを有するマザーマスク３をセットし、位置を計測し、マスク７のＹ方向２ステップ目に位置させ、Ｘ方向にＢパターンを露光する。さらに４ステップ目の露光を繰り返す。Ａパターンが露光されていない領域にＢパターンを隣接させて露光することでマスク７への露光が完了する。
【００３７】
ここでは、縮小率１／４とし、２枚の異なるパターンを用いた場合を説明したが、これらに限られることなく任意の縮小率、任意のパターン枚数に応用できる。複数のマザーマスク３を用いる場合にも、直接マスクの位置を検出することで高い位置精度で制御できることから、複数パターンにおけるつなぎ合わせ露光の精度を飛躍的に高めることが可能になる。
【００３８】
本発明では、マスクの側面に直接レーザ光を照射し、位置を計測することで、特にマスク７の位置計測にもマスク７をダイレクトにレーザ干渉計で計測できるようになっている点が大きな特徴である。通常の露光装置におけるウエハの位置計測機構のようにステージ台の位置を計測し、ウエハの位置を間接的に計測する場合と異なり、本発明では直接マスクの位置を計測することからステージ台からの露光中のずれや、ステージ台の熱膨張に起因する位置検出誤差が生じない。
【００３９】
さらにまた、本発明ではマザーマスク３もダイレクトにレーザ干渉計で位置計測しており、最初の設定に利用するアライメントマーク１３ａでの位置調整は参考程度になっている。その理由としては、アライメントマークは一般に１００ｎｍ以上の線幅のパターンで形成されているため、これだけを用いて４ｎｍ以下の精度で位置調整することは困難であるからである。これに対して、レーザ干渉計では一般に１ｎｍ程度の精度で位置計測できることから、本実施例では、マザーマスク３の位置計測にもダイレクトにレーザ干渉計を用いている。これによって、特に１枚のマスク７のパターン露光に複数のマザーマスク３を用いる場合に、高い位置精度でマザーマスク３を制御できるようになり、つなぎ合わせ露光の精度を飛躍的に高めることが可能になった。
【００４０】
以上に述べたように、本発明によると、マスクやマザーマスクを１ｎｍ程度の精度でリアルタイムに制御できるようになり、特につなぎ合わせ露光を高精度に行えるようになった。
【００４１】
以上本願発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本願発明は前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明のマスクリピータ１００の構成図である。
【図２】通常の露光装置の構成図である。
【符号の説明】
【００４３】
３    マザーマスク
４    マザーマスクステージ
５、４３      ステージ台
６、４４      縮小投影光学系
７、４１      マスク
８、４２      マスクステージ
９、４７      ステップステージ台
１０、４８    スキャンステージ台
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、４９ａ、４９ｂ    レーザ干渉計
１３ａ、１３ｂ、５１ａ、５１ｂ    アライメントマーク
４５    ウエハ
４６    ウエハステージ
５０ａ、５０ｂ      ミラーバー
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３    レーザ光
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ２１、Ｒ２２    照射領域
【図１】
2006047669.tif 000003
【図２】
2006047669.tif 000004